Es sabido, que la aplicación de cargas externas produce distorsión en las tensiones
internas del material. Por ejemplo si el mecanismo de aplicación de carga pone en
contacto un material más rígido con el material ensayado, se produce un efecto de
confinamiento en el material ensayado, por otro lado si el mecanismo de aplicación
de la cargas es menos rígido, inducirá tracciones en el borde. Este efecto se debe a la
Para este estudio, se utilizará un mecanismo de carga compuesto por múltiples placas
de carga, dispuestas de forma que la carga se aplica sobre la más grande de estas y
esta la transmite a 2 siguientes, mediante el apoyo sobre una rótula, y estas a otras
dos hasta llegar a 8 placas para el lado largo y 4 para el lado corto, esta disposición
se puede ver en la figura 7.1. A través de este mecanismo, se pretende que la carga se
distribuya de forma uniforme en toda la superficie mediante placas relativamente
pequeñas.
Figura 7.1 Deposición ensayo de compresión biaxial
Para este ensayo, se intenta, por un lado, utilizar las placas más pequeñas posibles
para transmitir la carga a la probeta, ya que a menor tamaño de las placas menor es la
perturbación que estas provocan en el interior de la probeta, pero por otro lado, se
intenta utilizar placas más grandes, ya que placas muy pequeña implican demasiado
trabajo para la realización de un ensayo, aumentan de forma importante el
ejemplo, que una placa quede mal apoyada sobre otra y al aplicar carga se pierde el
apoyo, lo que genera un fuerte golpe en la probeta invalidando el ensayo.
Como se mencionó anteriormente, el efecto de la distorsión en las tensiones
efectuado por las placas que transmiten la carga y en este caso empleamos placas
metálicas, la cuales tienen una rigidez considerablemente mayor a la de la probeta
por lo que se producirá un estado de tensiones mucho más similar al que se presenta
en la figura 7.2 b) que al de la figura 7.2 a), el caso de tensiones ideales se produciría
en el caso en que o bien las placas de carga no tuvieran roce con la probeta o tuvieran
el mismo módulo de elasticidad.
a) Carga constante deformación variable
b) Carga variable deformación constante
Figura 7.2 Estado tensional en función de la aplicación de las cargas
Para intentar cuantificar el efecto del método de aplicación de la carga en las
tensiones al interior de la probeta, Prudencio (2009), realizó un análisis numérico en
el cual se estudió la distribución de esfuerzos principales al interior de la probeta
- El tamaño de la placa de carga, tiene un efecto importante obre la
distribución de tensiones al interior de la probeta.
- Al reducir el tamaño de las placas de carga, la solicitación se asemeja a
la de carga uniformemente distribuida.
- Cuando las placas de carga son muy grandes, en comparación con la
probeta, la distribución de tensiones al interior de la probeta no es
uniforme (Figura 5.4 a y b caso i) y alcanza magnitudes notoriamente
diferentes al confinamiento solicitante.
- Cuando las placas de carga son pequeñas, en comparación con las
dimensiones de la probeta, la distribución de tensiones al interior de la
probeta tiende a ser más homogénea (Figura 5.4 a y b caso iii) pero con
magnitudes menores en aproximadamente en un 15% a la solicitación
externa.
- En todos los casos, se puede ver que las tensiones al interior de la
probeta son menores que la solicitación externa.
A continuación, en la figura 7.3 se presenta la figura 5.4 de la tesis de Mauricio
Prudencio. Ésta, representa el estado de tensiones al interior de la probeta, frente a un
estado de carga biaxial, según el tamaño de las placas de carga y del roce entre éstas
La disposición experimental, utilizada en la presente investigación, es prácticamente
idéntica al caso b) ii de la figura 7.3, donde se ve que la zona distorsionada es menor
que el largo de una de las placa de carga, la cuales miden 3.5 cm. por lo tanto, la
medición de deformaciones debe ubicarse, en el peor de los casos que corresponde a
la equina, a 3.5 cm del borde.
Además Prudencio (2009) analiza el efecto del tamaño de las placas y el coeficiente
de fricción en la trayectoria de las tensiones principales, concluyendo que al igual
que en la distribución de esfuerzos, placas más grandes y con mayor ángulo de
fricción generan mayor distorsión, pero en el caso homologo al ensayo realizado la
distorsión es mayor que la alteración en la distribución de esfuerzos.
Finalmente, en un análisis estadístico de los esfuerzos principales, Prudencio (2009)
determinó que la utilización de placas de carga genera disminución en las tensiones
al interior de la probeta. La disminución en la solicitación, resultó ser de entre un 5%
a un 15%, produciéndose mayor diminución en las placas más grandes.
7.3 Comparación caso de laboratorio (tensiones planas) con caso talud